JP3767643B2 - 教示用力センサ - Google Patents
教示用力センサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP3767643B2 JP3767643B2 JP33764296A JP33764296A JP3767643B2 JP 3767643 B2 JP3767643 B2 JP 3767643B2 JP 33764296 A JP33764296 A JP 33764296A JP 33764296 A JP33764296 A JP 33764296A JP 3767643 B2 JP3767643 B2 JP 3767643B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- force
- translational
- teaching
- force sensor
- axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
本発明は、並進3軸の力情報から並進と回転の6軸方向の力情報を得ることのできる、マニピュレータのダイレクト・ティーチ用の簡易な力センサ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、マニピュレータのいわゆるダイレクト・ティーチシステムは、図2に示すようになっている。このようなシステムは特開昭59-157715 号公報をはじめとして多くの考案がされている。図において、101はいくつかの関節とリンクでなるマニピュレータ本体、102はマニピュレータ本体101の先端につけた6軸力センサ、103はマニピュレータ本体101の先端の教示点、104は6軸力センサ102による6軸の力情報、105は目標インピーダンス、106は目標インピーダンス105の軌道修正量、107はもともとの目標軌道、108は軌道修正量106ともともとの目標軌道107の和をとった新たな目標軌道、109は新たな目標軌道108を入力するサーボコントローラ、110はマニピュレータ本体101の各アクチュエータへ与えるサーボコントローラの出力である。このように、従来は、5軸あるいは6軸の多自由度マニピュレータにおいてダイレクト・ティーチをおこなう場合、マニピュレータ本体101の先端に6軸力センサ102を配置し、並進と回転の6軸方向の力情報を直接計測し、これをもとに力制御系を構成し、マニピュレータの運動を制御することで、教示者が力をかけた方向にマニピュレータがならうような運動をさせる教示動作を実現していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが従来技術では、6軸力センサ102を用いるため、力センサの構造が複雑になり、製造に困難を生じたり製造コストが高いという問題があった。また、並進と回転の6軸の力情報を同時に計測するため、教示のための運動も必然的に並進と回転の6軸方向となり、これがかえって教示者を混乱せしめ、教示点の位置決め精度を低下させていた。
そこで、本発明は、構造が簡単でしかも6軸の力情報を計測でき、さらに並進と回転の教示動作をわけることで教示者にとって教示のしやすい、簡易な教示用力センサ装置を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するため、本発明は、力センサを用いた力制御によるマニピュレータの教示用力センサ装置において、前記教示用力センサ装置は、マニピュレータ手先に設けた並進3軸力センサと、並進方向の力計測と回転方向の力計測とを切替える切替えスイッチと、3軸の回転方向の中からいずれか1軸の計測方向を選択する選択スイッチとを備えるとともに、マニピュレータ手先の並進および回転運動の座標軸と前記並進3軸力センサに設定した座標軸は原点がそれぞれ他方の座標軸以外の位置に置いたのである。また、マニピュレータ手先の並進および回転運動の座標軸と前記並進3軸力センサの座標軸とが互いに平行になるように配置したのである。
【0005】
【作用】
上記手段により、構造が簡単でしかも6軸の力情報を計測でき、さらに並進と回転の教示動作をわけることで教示者にとって教示のしやすい、教示用力センサ装置を提供できる。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。図1は本発明の教示用力センサを示す図である。図において、1はいくつかのリンクでなるマニピュレータ本体、2はマニピュレータ本体1の先端につけた並進3軸力センサ、3は並進3軸力センサ2の力計測座標の中心、4は並進3軸力センサ2の力計測座標、5はマニピュレータ本体1の先端に設けたマニピュレータ手先の教示点の教示座標、6はマニピュレータ手先の教示点、7は並進3軸力センサ2による並進3軸の力情報、8は並進と回転の切り替えをする切替えスイッチ、9は座標変換された後の並進3軸の力情報、10は回転の3軸のうちいずれか1軸を選択する選択スイッチ、11は座標変換された後の回転力情報、12は目標インピーダンス、13は軌道修正量、14はもともとの目標軌道、15は新たな目標軌道、16はサーボコントローラ、17はマニピュレータのアクチュエータへ出力されるサーボコントローラの出力、18は並進への切替え点、19は回転への切替え点、20はX軸方向における回転への切替え点、21はY軸方向における回転への切替え点、22はZ軸方向における回転への切替え点、23はX軸方向における回転力情報、24はY軸方向における回転力情報、25はZ軸方向における回転力情報、26は並進力の座標変換、27は回転力の座標変換である。このような構成において、 並進3軸の力センサ2の力計測座標4はマニピュレータ本体1の先端に設けられたマニピュレータ手先の教示点6における教示点の教示座標5と各軸において互いに一直線上にこないように配置されている。並進3軸力センサ2で計測された力計測座標4にもとづく並進3軸の力情報7は切替えスイッチ8へ送られる。
まず、教示点6に対する並進力の計測と並進運動は以下のように実現する。この切替えスイッチ8が並進への切替え点18へ閉じているとき、前記並進3軸の力情報7は、並進力の座標変換26を施されたあと、マニピュレータ手先の教示点6の教示点の教示座標5に対する並進3自由度の力情報9として、目標インピーダンス12とから並進方向の軌道修正量13を計算する。この軌道修正量13をもともとの目標軌道14に加え、新たな目標軌道15としてサーボコントローラ16へ送る。サーボコントローラ16はマニピュレータ本体1の各アクチュエータの運動をサーボコントローラの出力17によって制御する。以上の作用により、並進3軸力センサ2に加えられた並進力に対し、これがあたかも教示点6に加わってマニピュレータ本体1がこの並進力にならうような並進動作を実現できる。
【0007】
また、教示点6に対する回転力の計測と回転運動は以下のように実現する。並進3軸力センサ2の計測軸に対応する力計測座標4とマニピュレータの手先の座標系とは、各座標軸が互いに並行で一直線上にこないように配置されている。このとき並進3軸力センサ2に加わる力のうち、並進力を計測すれば、この情報により教示点6に対する回転力を求めることができる。例えば、並進3軸力センサ2の座標系のX’軸とZ’軸のはる平面内の並進力を、マニピュレータの手先の教示点の教示座標5におけるY軸に対する回転力とする。すなわち、前記並進力のベクトルの大きさにそのベクトルと教示点6との距離を乗じて回転力とする。同様に、Z’軸とY’軸のはる平面内の並進力を、教示点の教示座標5におけるX軸に対する回転力とする。また、X’軸とY’軸のはる平面内の並進力を、教示点の教示座標5におけるZ軸に対する回転力とする。
切替えスイッチ8が回転への切替え点19へ閉じているとき、力センサの並進3軸の力情報7は選択スイッチ10へ送られる。この選択スイッチ10がX軸方向における回転への切替え点20へ閉じているとき、上記の並進3軸の力情報7は、X軸方向の回転に寄与する並進方向の力のみがX軸方向における回転力情報23となる。また、この選択スイッチ10がY軸方向における回転への切替え点21へ閉じているとき、上記の並進3軸の力情報7は、Y軸方向の回転に寄与する並進方向の力のみがY軸方向における回転力情報24となる。また、この選択スイッチ10がZ軸方向における回転への切替え点22へ閉じているとき、前記並進3軸の力情報7は、Z軸方向の回転に寄与する並進方向の力のみがZ軸方向における回転力情報25となる。これらのいずれかの回転力情報は、回転力の座標変換27を施されたあと、教示点6における回転力情報11として目標インピーダンス12とから回転方向の軌道修正量13を計算する。この軌道修正量13をもともとの目標軌道14に加え、新たな目標軌道15としてサーボコントローラ16へ送る。サーボコントローラ16はマニピュレータ本体1の各アクチュエータの運動をサーボコントローラの出力17によって制御する。以上の作用により、力センサに加えられた並進力に対し、これがあたかも教示点6に加わる回転力として働き、マニピュレータがこの回転力にならうような回転動作を実現できる。
【0008】
上記のスイッチの切り替えは教示者によって行われ、これにより、マニピュレータに並進方向の教示動作を行わせるのか、いずれかの回転軸方向にそった教示動作をおこなわせるのかを選択できる。
なお、上記の実施例では、力センサの座標系と教示座標系とを平行に配置したが、各座標系の軸が互いに一直線上にこないならば、軸どうしにねじりがあってもよく、その場合には、力センサ情報にまず座標変換を施せば後は上記の実施例にのっとって容易に構成することができる。
以上のようにして、構造が簡単でしかも6軸の力情報を計測でき、さらに並進と回転の教示動作をわけることで教示者にとって教示のしやすい、教示用力センサ装置を提供できる。
【0009】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、構造が簡単でしかも6軸の力情報を計測でき、さらに並進と回転の教示動作をわけることで教示者にとって教示のしやすい、教示用力センサ装置を提供しうる効果がある。
【00010】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す図である。
【図2】従来の実施例を示す図である。
【符号の説明】
1 マニピュレータ本体
2 並進3軸力センサ
3 力計測座標の中心
4 力計測座標
5 教示点の教示座標
6 教示点
7 並進3軸の力情報
8 切替えスイッチ
9 力情報
10 選択スイッチ
11 回転力情報
12 目標インピーダンス
13 軌道修正量
14 もともとの目標軌道
15 新たな目標軌道
16 サーボコントローラ
17 サーボコントローラの出力
18 並進への切替え点
19 回転への切替え点
20 X軸方向における回転への切替え点
21 Y軸方向における回転への切替え点
22 Z軸方向における回転への切替え点
23 X軸方向における回転力情報
24 Y軸方向における回転力情報
25 Z軸方向における回転力情報
26 並進力の座標変換
27 回転力の座標変換
101 マニピュレータ本体
102 6軸力センサ
103 教示点
104 6軸の力情報
105 目標インピーダンス
106 軌道修正量
107 もともとの目標軌道
108 新たな目標軌道
109 サーボコントローラ
110 サーボコントローラの出力
Claims (2)
- 力センサを用いた力制御によるマニピュレータの教示用力センサ装置において、
前記教示用力センサ装置は、
マニピュレータ手先に設けた並進3軸力センサと、
並進方向の力計測と回転方向の力計測とを切替える切替えスイッチと、
3軸の回転方向の中からいずれか1軸の計測方向を選択する選択スイッチとを備えるとともに、
マニピュレータ手先の並進および回転運動の座標軸と前記並進3軸力センサに設定した座標軸は原点がそれぞれ他方の座標軸以外の位置に置かれることを特徴とする教示用力センサ装置。 - マニピュレータ手先の並進および回転運動の座標軸と前記並進3軸力センサの座標軸とが互いに平行になるように配置したことを特徴とする請求項1記載の教示用力センサ装置。
【0001】
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33764296A JP3767643B2 (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | 教示用力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33764296A JP3767643B2 (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | 教示用力センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10156772A JPH10156772A (ja) | 1998-06-16 |
JP3767643B2 true JP3767643B2 (ja) | 2006-04-19 |
Family
ID=18310587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33764296A Expired - Fee Related JP3767643B2 (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | 教示用力センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3767643B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5637883B2 (ja) * | 2011-02-01 | 2014-12-10 | ファナック株式会社 | 力センサの出力に基づいてロボットのダイレクトティーチをおこなうロボット教示装置 |
JP6007636B2 (ja) * | 2012-07-20 | 2016-10-12 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット制御システム及びロボット制御装置 |
CN106994687B (zh) * | 2017-03-30 | 2019-08-20 | 北京卫星环境工程研究所 | 工业机器人末端六维力传感器安装姿态标定方法 |
-
1996
- 1996-12-02 JP JP33764296A patent/JP3767643B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10156772A (ja) | 1998-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tandirci et al. | The characteristic point and the characteristic length of robotic manipulators | |
Tsai | Robot analysis: the mechanics of serial and parallel manipulators | |
Riehl et al. | On the determination of cable characteristics for large dimension cable-driven parallel mechanisms | |
JP3767643B2 (ja) | 教示用力センサ | |
Nurahmi et al. | Dynamic analysis of the 3-RRPS metamorphic parallel mechanism based on instantaneous screw axis | |
Pfeiffer | Grasping with hydraulic fingers-an example of mechatronics | |
Cakir et al. | An educational tool for 6‐DOF industrial robots with quaternion algebra | |
Hui et al. | Mechanisms for haptic feedback | |
Kuo et al. | Motion planning and control of interactive humanoid robotic arms | |
JP7352267B1 (ja) | 多関節ロボット、多関節ロボットの制御方法、ロボットシステム、及び、物品の製造方法 | |
Joinié-Maurin et al. | Design of a linear haptic display based on approximate straight line mechanisms | |
WO2024048285A1 (ja) | 多関節ロボット、多関節ロボットの制御方法、ロボットシステム、及び、物品の製造方法 | |
Alwan et al. | Modeling of Gough Stewart Robot manipulator inverse kinematics by using MSC ADAMS software | |
de Dios Flores-Mendez et al. | Design of a dynamically reconfigurable 3T1R parallel kinematic manipulator | |
Caccavale et al. | Experiments of spatial impedance control | |
JPS60218114A (ja) | ロボツトア−ム教示装置 | |
Mihelj et al. | yControl-open architecture controller for Yaskawa Motoman MH5 robot | |
Ando et al. | Micro-teleoperation with parallel manipulator | |
DOS SANTOS et al. | INVERSE KINEMATICS OF THE UNDERWATER VEHICLE-MANIPULATOR SYSTEMS USING KINEMATIC CONSTRAINS. | |
JPS62189504A (ja) | ロボツトの制御方法 | |
JPH04101787A (ja) | 異構造マスタスレーブマニピュレータの制御装置 | |
Hess-Coelho et al. | A new family of 3-DOF parallel robot manipulators for pick-and-place operations | |
Guenther et al. | A new approach to the underwater vehicle-manipulator systems kinematics | |
JP2735160B1 (ja) | エンドエフェクタ座標系での指令モードを持つ位置・姿勢非干渉型アーム機構 | |
Si et al. | A Lightweight and Convenient Exoskeleton Hand for an Electrothermal Microgripper in Teleoperation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051122 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051214 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060111 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060124 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100210 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110210 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120210 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120210 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130210 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140210 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150210 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |